控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统和方法。所述控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统包括：位置检测模块，用于检测控制力矩陀螺外框架的位置信息；电流检测模块，用于检测控制力矩陀螺外框架电机的两相电流信息；位置控制模块，用于接收位置控制信号，并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出速度控制信号；速度控制模块，用于接收速度控制信号，并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出电流控制信号；电流控制模块，用于接收电流控制信号，并根据所述电流检测模块检测到的两相电流信息以及所述位置检测模块检测到的位置信息，进行控制力矩陀螺外框架的驱动控制。本发明专利技术的控制系统及方法不仅提高了系统的精度，而且大大提高了系统的可靠性和响应的宽度。

Driving Control System and Method of External Frame of Control Moment Gyroscope

The invention relates to a driving control system and a method for controlling the outer frame of a moment gyro. The drive and control system of the outer frame of the control moment gyro includes: a position detection module for detecting the position information of the outer frame of the control moment gyro; a current detection module for detecting the two-phase current information of the outer frame motor of the control moment gyro; and a position control module for receiving the position control signal and outputting the position information detected by the position detection module. Speed control signal; speed control module for receiving speed control signal, and output current control signal according to the position information detected by the position detection module; current control module for receiving current control signal, and according to the two-phase current information detected by the current detection module and the position information detected by the position detection module, control power Driving control of external frame of moment gyroscope. The control system and method of the invention not only improves the accuracy of the system, but also greatly improves the reliability and response width of the system.

【技术实现步骤摘要】
控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统及方法
本专利技术涉及卫星控制
，尤其涉及一种控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统及方法。
技术介绍
现有卫星用的执行机构一般采用动量轮或者控制力矩陀螺，控制力矩陀螺相对于动量轮而言具有输出力矩大、机动性能好等优点。但仍存在以下不足：(1)相对于动量轮而言，控制力矩陀螺的力矩输出精度响度相对较低，为进一步提高控制力矩陀螺的力矩输出精度需要提高控制力矩陀螺外框架的转速控制精度。(2)通常而言，控制力矩陀螺的外框的驱动与控制多采用DSP或者DSP+FPGA为控制器，但是这种高等级的DSP芯片成本高。因此，如何在不增加成本的情况下，有效地提高控制力矩陀螺外框架转速的控制精度和可靠性就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统及方法，以有效地提高控制力矩陀螺外框架转速的控制精度和可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供一种控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统，所述控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统包括：位置检测模块，用于检测控制力矩陀螺外框架的位置信息；电流检测模块，用于检测控制力矩陀螺外框架电机的两相电流信息；位置控制模块，用于接收位置控制信号，并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出速度控制信号；速度控制模块，用于接收速度控制信号，并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出电流控制信号；电流控制模块，用于接收电流控制信号，并根据所述电流检测模块检测到的两相电流信息以及所述位置检测模块检测到的位置信息，进行控制力矩陀螺外框架的驱动控制。在某些实施例中，所述位置检测模块包括绝对式光电编码器。在某些实施例中，所述电流检测模块包括：两个霍尔电流传感器和两个AD转换芯片，所述AD转换芯片用于将所述霍尔电流传感器获取到的模拟信号转换为数字信号。在某些实施例中，所述位置控制模块、速度控制模块和电流控制模块均设置于一FPGA芯片中。在某些实施例中，所述电流控制模块包括：电流控制器和电机驱动电路，所述电流控制器接收电流控制信号，并根据所述电流检测模块检测到的两相电流信息以及所述位置检测模块检测到的位置信息获取电机驱动的驱动波形；所述电机驱动电路根据所述驱动波形进行电机的驱动控制。在某些实施例中，所述电机包括永磁同步电机。在某些实施例中，所述电流控制模块采用永磁同步电机矢量控制算法进行所述电机的驱动控制。本专利技术还提供一种控制力矩陀螺外框架的驱动控制方法，所述方法包括：检测控制力矩陀螺外框架的位置信息；检测控制力矩陀螺外框架电机的两相电流信息；接收位置控制信号，并根据所述检测到的位置信息输出速度控制信号；接收速度控制信号，并根据所述检测到的位置信息输出电流控制信号；接收电流控制信号，并根据所述检测到的两相电流信息以及所述检测到的位置信息，进行控制力矩陀螺外框架的驱动控制。综上所述，本专利技术的控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统及方法，与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术的控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统及方法通过位置检测模块和电流检测模块进行信息检测，大大提高了检测到信息的精度；同时，本专利技术的系统及方法采用FPGA为控制器，不仅极大地提高控制系统控制精度，而且还进一步提高了控制系统的可靠性、响应带宽。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统的一实现方式的结构示意图；图2为本专利技术的控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统的一具体实施例的结构示意图；图3为本专利技术的控制力矩陀螺外框架的驱动控制方法的一实现方式的流程示意图；图4为本专利技术的控制力矩陀螺外框架的驱动控制方法所基于的控制系统的一具体实施例的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”、“第三”等关系术语(如果存在)仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。在下述描述中，参考附图，附图描述了本专利技术的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本专利技术的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本专利技术.空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。以下结合图1～图4，以具体地实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。图1示出了本专利技术的控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统的一实现方式的结构示意图，如图1所示，所述控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统包括：位置检测模块10、电流检测模块20、位置控制模块30、速度控制模块40和电流控制模块50。在本实施例中，所述位置控制模块30、速度控制模块40和电流控制模块50均设置于一FPGA(Field－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)芯片中。具体地，本实施例的控制系统可由图2所示的具体电路来实现。参考图1和图2，所述位置检测模块10用于检测控制力矩陀螺外框架的位置信息。在本实施例中，所述位置检测模块10包括绝对式光电编码器。所述绝对式光电编码器具有较高的检测精度，能够准确的实现控制力矩陀螺外框位置信息的检测，位置信息检测模块由FPGA实现数据处理并将处理后的位置信号发送给控制器FPGA和驱动器FPGA的位置环、速度环、电流环用于相应的计算。所述电流检测模块20用于检测控制力矩陀螺外框架电机的两相电流信息。在本实施例中，所述电流检测模块20完成外框架电机两相电流的实时检测，具体地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统，其特征在于，包括：位置检测模块，用于检测控制力矩陀螺外框架的位置信息；电流检测模块，用于检测控制力矩陀螺外框架电机的两相电流信息；位置控制模块，用于接收位置控制信号，并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出速度控制信号；速度控制模块，用于接收速度控制信号，并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出电流控制信号；电流控制模块，用于接收电流控制信号，并根据所述电流检测模块检测到的两相电流信息以及所述位置检测模块检测到的位置信息，进行控制力矩陀螺外框架的驱动控制。

【技术特征摘要】
1.一种控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统，其特征在于，包括：位置检测模块，用于检测控制力矩陀螺外框架的位置信息；电流检测模块，用于检测控制力矩陀螺外框架电机的两相电流信息；位置控制模块，用于接收位置控制信号，并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出速度控制信号；速度控制模块，用于接收速度控制信号，并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出电流控制信号；电流控制模块，用于接收电流控制信号，并根据所述电流检测模块检测到的两相电流信息以及所述位置检测模块检测到的位置信息，进行控制力矩陀螺外框架的驱动控制。2.根据权利要求1所述的控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统，其特征在于，所述位置检测模块包括绝对式光电编码器。3.根据权利要求1所述的控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统，其特征在于，所述电流检测模块包括：两个霍尔电流传感器和两个AD转换芯片，所述AD转换芯片用于将所述霍尔电流传感器获取到的模拟信号转换为数字信号。4.根据权利要求1所述的控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统，其特征在于，所述位置控制模块、速度控制模块和电流控制模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：申友涛，孙丹峰，魏新生，周华俊，周承豫，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31